ROOT4UE

ROOT4UE estudia los sistemas radiculares del tomate que mejor se adaptan a suelos empobrecidos o en condiciones de déficit hídrico

Variabilidad en la colección de líneas investigadas en ROOT4UE / Fuente: Varitome project

El objetivo principal de la investigación ROOT4UE es estudiar la arquitectura de los sistemas de raíces de la planta de tomate (Solanum lycopersicum L.) para desarrollar nuevas variedades de cultivos con una mayor eficiencia en el uso de los recursos de agua y nutrientes. El proyecto, liderado por el investigador José Manuel Pérez Pérez, de la Universidad Miguel Hernández de Elche, utiliza como material de estudio una colección de líneas silvestres y cultivares ancestrales (grupos seleccionados artificialmente de forma tradicional) que representa la biodiversidad disponible en el tomate en sus centros de origen y domesticación, Sudamérica y Centroamérica .

ROOT4UE  pretende identificar los rasgos adaptativos de la arquitectura radicular del tomate en diferentes regímenes pluviométricos con variabilidad morfológica y genética. Una vez identificados los rasgos característicos de la adaptación a suelos empobrecidos y con déficit hídrico, podrán incorporarse a los cultivares modernos de tomate.  Estos rasgos componen el ideotipo, es decir, los caracteres más favorables que debe contener una planta o variedad, de acuerdo con las condiciones ecológicas de una región y con su manejo agronómico. La transferencia del ideotipo adecuado a variedades de alto rendimiento mediante su uso como portainjertos podría aumentar la eficiencia en el uso de los recursos de agua y nutrientes. Se ha propuesto que el ideotipo radicular denominado “steep, cheap and deep”, con raíces profundas y gruesas, es más efectivo para la captación de agua y nutrientes en suelos empobrecidos o en condiciones de déficit hídrico.

Sistemas radiculares en condiciones normales (izqda.) y en ausencia de nutrientes (dcha.)

La investigación utiliza herramientas genómicas y bioinformáticas para identificar los polimorfismos moleculares en la secuencia del ADN responsables de las adaptaciones deseadas. Para algunas de las líneas se utilizarán análisis basados en tecnologías -ómicas, técnicas de alto rendimiento que permiten estudiar una gran cantidad de componentes en los resultados analíticos de una muestra. Con estos análisis se obtendrán los perfiles ionómicos, transcriptómicos y metabolómicos en condiciones de sequía simulada y déficit nutricional. A continuación, en experimentos realizados en condiciones de cultivo en invernadero, se evaluará la eficiencia agronómica en el uso de agua y nutrientes de los diferentes ideotipos de raíces identificados en el estudio. Con este trabajo se pretende elucidar las bases genéticas y moleculares de la variación observada en la arquitectura del sistema radicular y su contribución a la respuesta adaptativa de las plantas a una reducción del suministro de agua y fertilizantes.

Para el estudio, el grupo de investigación dispone de una sala de cultivo de tejidos con un sistema semiautomatizado para la adquisición de imágenes que les permite obtener datos cuantitativos durante periodos prolongados de tiempo. El personal responsable de la investigación posee una dilatada experiencia en el análisis de la expresión génica en diferentes órganos y especies vegetales utilizando técnicas de secuenciación de última generación y análisis bioinformático. En la última década, han establecido colaboraciones efectivas con grupos en otras Comunidades Autónomas (Región de Murcia y Extremadura), que les han permitido llevar a cabo estudios multidisciplinares para la búsqueda de nuevas combinaciones genéticas que permitan paliar el impacto de estreses abióticos como la salinidad, la sequía o la deficiencia de nutrientes, en la producción vegetal.

La sequía puede afectar gravemente a los cultivos / Fuente: 1195798 en Pixabay

En los últimos 60 años, la agricultura industrial se ha basado en sistemas altamente productivos en los que se ha priorizado la rentabilidad por unidad de superficie sobre la sostenibilidad ambiental. El desarrollo de nuevas variedades de cultivos con una mayor eficiencia en el uso de los recursos de agua y nutrientes es una estrategia de vanguardia para aminorar el impacto económico, ambiental y social de los efectos del cambio  climático en el sector agrícola de nuestro país. En este contexto, ROOT4UE se enmarca en los objetivos de desarrollo sostenible 12 (Producción y Consumo Responsables) y 13 (Acción por el Clima), dentro de la línea de actuación A.1.2 (Adaptación al estrés hídrico, arquitectura radicular).

Entrevista a José Manuel Pérez Pérez, investigador principal del proyecto ROOT4UE.

¿Cuál es el objetivo principal de su investigación?

En este proyecto estudiaremos la variación morfológica en la arquitectura del sistema radicular en una colección de líneas silvestres y cultivares ancestrales de tomate (Solanum lycopersicum L.), representativa de la biodiversidad disponible en esta especie en sus centros de origen y domesticación. Utilizando herramientas genómicas y bioinformáticas, identificaremos los polimorfismos moleculares en la secuencia del ADN responsables de esta variación. Para algunas de las líneas analizadas, obtendremos los perfiles ionómicos, transcriptómicos y metabolómicos en condiciones de sequía simulada y déficit nutricional. Finalmente, en experimentos realizados en condiciones de cultivo en invernadero, evaluaremos la eficiencia agronómica en el uso de agua y nutrientes de los diferentes ideotipos de raíces identificados en nuestro estudio. Con este trabajo pretendemos elucidar las bases genéticas y moleculares de la variación observada en la arquitectura del sistema radicular y su contribución a la respuesta adaptativa de las plantas a una reducción del suministro de agua y fertilizantes.

¿Qué metodología y tecnologías está utilizando en su investigación?

Para el estudio sistematizado de la arquitectura radicular en la colección de líneas ancestrales de tomate y especies silvestres, disponemos de una sala de cultivo de tejidos con un sistema semiautomatizado para la adquisición de imágenes que nos permite obtener datos cuantitativos durante periodos prolongados de tiempo. Nuestros laboratorios tienen una dilatada experiencia en el análisis de la expresión génica en diferentes órganos y especies vegetales utilizando técnicas de secuenciación de última generación y análisis bioinformático. En la última década, hemos establecido colaboraciones efectivas con grupos en otras Comunidades Autónomas (Murcia y Extremadura) que nos han permitido llevar a cabo estudios multidisciplinares para la búsqueda de nuevas combinaciones genéticas que permitan paliar el impacto de estreses abióticos como la salinidad, la sequía o la deficiencia de nutrientes, en la producción vegetal.

¿En qué medida su investigación está contribuyendo al desarrollo de un sector agroalimentario más verde, sostenible y/o saludable? ¿En cuáles de los Objetivos de Desarrollo Sostenible se enmarca su proyecto?

En los últimos 60 años, la agricultura industrial se ha basado en sistemas altamente productivos en los que se ha priorizado la rentabilidad por unidad de superficie sobre la sostenibilidad ambiental. El desarrollo de nuevas variedades de cultivos con una mayor eficiencia en el uso de los recursos de agua y nutrientes es una estrategia de vanguardia para aminorar el impacto económico, ambiental y social de los efectos del cambio climático en el sector agrícola de nuestro país. Se ha propuesto que el ideotipo radicular denominado “steep, cheap and deep” con raíces profundas y gruesas es más efectivo para la captación de agua y nutrientes en suelos empobrecidos o en condiciones de déficit hídrico. El objetivo principal de nuestro proyecto es identificar rasgos adaptativos de la arquitectura radicular en líneas silvestres y cultivares ancestrales de las regiones de origen y domesticación, Sudamérica y Centroamérica. Estas líneas están adaptadas a diferentes regímenes pluviométricos y contienen variabilidad morfológica y genética que no se ha incorporado a los cultivares modernos de tomate, por lo que su transferencia a variedades de alto rendimiento mediante su uso como portainjertos, podría aumentar la eficiencia en el uso de los recursos de agua y nutrientes. En este contexto, nuestro proyecto se enmarca en los objetivos de desarrollo sostenible 12 (Producción y Consumo Responsables) y 13 (Acción por el Clima), dentro de la línea de actuación A.1.2 (Adaptación al estrés hídrico, arquitectura radicular).